实现关键技术突破 引领行业技术进步——国家离子型稀土资源高效开发利用工程技术研究中心

国家离子型稀土资源高效开发利用工程技术研究中心（以下简称“中心”）是依托赣州稀土集团有限公司、赣州有色冶金研究所和江西理工大学在我国离子型稀土资源与产业、技术、人才方面的优势建立的国家工程化技术研究平台。中心位于享有“稀土王国”美誉的我国离子型稀土资源发现地与产业发源地江西省赣州市，占地面积1600亩。中心建成了“六部五室五线二基地一中心”的组织架构，主要开展离子型稀土资源绿色高效提取、清洁分离冶炼与综合回收利用、稀土新材料制备、矿区生态恢复与环境治理及相关装备与智能制造等五大方向的工程化技术研究开发和成果转化。

江西省科技厅莅临国家离子型稀土资源高效开发利用工程中心调研

月11日,江西省科技厅厅长洪三国一行莅临国家离子型稀土资源高效开发利用工程技术研究中心调研指导验收准备工作。赣州市政协副主席、科技局局长蓝赟,江西理工大学副校长邱廷省、江西省科技厅条财处长卢荣,赣州市科技局副局长黄敏,赣州经开区相关领导,赣州稀土集团总经理钟鸣,赣州有色冶金研究所所长管建红,江西理工大学工程院副书记、副院长杨幼明等领导陪同调研并参加座谈会。

从离子型稀土镁盐富集物中提取稀土工艺初探

以MgO为沉淀剂沉淀MgSO_(4)稀土浸出母液时,得到的稀土镁盐富集物REO总量较低,需要进一步除去杂质以沉淀富集稀土。以离子型稀土镁盐富集物为原料,进行碳化—酸溶—中和除杂—沉淀等工艺初步探索研究。结果表明:REO在碳化过程中的损失很少甚至可以忽略不计,有24.33%~30.9%MgO由稀土镁盐富集物转化进入碳化后液,在中和除杂过程中Fe去除率约99.5%,Al去除率约98.6%。以碳化后液为沉淀剂沉淀中和除杂后液得到碳酸稀土,经过灼烧,获得了符合《GB/T 20169—2015离子型稀土矿混合稀土氧化物》标准质量要求的稀土氧化物,该工艺总渣率为19.81%~23.22%,REO总收率平均89.43%。为了从离子型稀土镁盐富集物中提取稀土的工艺形成成套工艺技术,获取最优的工艺技术参数,有待于后续深入研究和优化。

离子型稀土尾矿硫酸镁高效淋洗脱除氨氮技术研究

针对赣南地区离子型稀土尾矿残存氨氮带来的长期拖尾问题,通过室内柱浸模拟矿区环境,采用淋洗药剂集中淋洗的方法脱铵,开展了淋洗药剂筛选、淋洗工艺优化、淋洗效果验证及尾矿残留淋洗药剂的脱除等方面的研究。结果表明,硫酸镁是适合赣南地区离子型稀土尾矿氨氮淋洗的药剂;当硫酸镁溶液的浓度为2.5%(质量分数)、pH值为5、注液强度为0.3 mL/min时,淋洗效果较好,淋洗液固比为2.9时,尾矿氨氮淋出率为96.97%。将硫酸镁淋洗尾矿在pH值为5.7的雨水中浸泡60天后,浸泡液氨氮浓度低于15 mg/L的直接排放标准。集中淋洗后的尾矿加注顶水可将尾矿中残留的镁离子淋洗下来循环利用,不会对离子型稀土尾矿矿区造成二次污染。

AM真菌对离子型稀土矿山废弃地土壤修复改良效果研究

【目的】研究3种AM真菌对离子型稀土废弃矿区的生态修复改良效果,为选择适宜的AM菌剂提供技术支撑。【方法】试验采用盆栽方法,供试土壤采自江西省赣州市定南县某废弃的离子型稀土矿区,供试作物为黑麦草。在灭菌的土壤上,分别接种摩西斗管囊霉(Glomus mosseae,G.m)、根内根孢囊霉(Rhizophagus intraradices,R.i)、幼套球囊霉(Glomus etunicatum,G.e),以不接种菌剂为对照,每个处理重复6次。播种催芽后的黑麦草,黑麦草生长210天,进行了8次株高和干物量监测,在黑麦草生长195天时(第8次监测),收获3个重复的黑麦草,植株样品用于分析地上部和根部干重、NPK含量,根际土壤样品用于分析pH、有机质、全量和速效氮磷钾含量。其余3个重复停止灌水用于干旱胁迫处理,在黑麦草生长210天时测定了植株超氧化物歧化酶(SOD)活性和脯氨酸含量。【结果】与不接菌空白组相比,接种G.m、R.i、G.e处理根际土壤pH由强酸性(4.60)提高至7.62~7.90,有机质分别提升了123.9%、126.8%、105.0%;G.m处理土壤全氮、碱解氮和全磷分别提升了64.17%、59.93%和84.12%;R.i处理速效钾含量提高了73.31%。接种G.m、R.i和G.e处理的黑麦草株高分别增加了38.13%、34.53%和25.33%;接种R.i真菌的黑麦草地上部干重增加了43.73%,地下部氮、磷、钾含量分别提升了58.60%和83.27%、45.60%。干旱胁迫4天后,G.m、Ri、G.e 3种AM真菌SOD活性分别提高了7.35%、15.94%和4.68%,脯氨酸含量分别提高了34.94%、36.66%和16.87%。【结论】在离子型稀土废弃矿区土壤上接种这3种AM真菌均能有效侵染黑麦草根系,提高植株的耐旱性,有利于植株产生更多的SOD和脯氨酸,以提高抗干旱胁迫能力。接种AM真菌可显著提高离子型稀土废弃地黑麦草根际土壤pH,提高土壤有机质、全氮、全磷和速效氮、钾含量,显著增加植株株高和地上及地下部干物质累积量。因此,接种AM真菌有利于提高离子型稀土废弃矿区的生态修复效果,尤其是G.m和R.i两种真菌有非常可期的推广前景。

离子型稀土矿区污水脱氮的研究进展

离子型稀土矿是我国重要的战略资源,不规范的开采方式,导致了矿区周边大量水体氨氮超标,治理迫在眉睫。由于离子型稀土矿区污水有机质含量少、水质水量变化大,采用传统的污水处理技术进行处理存在处理成本高、运行维护繁琐的问题,而人工湿地脱氮系统能很好的解决上述问题。本文综述了离子型稀土矿区现有的脱氮技术和潜流人工湿地在污水处理方面的研究进展,以期为离子型稀土矿区氨氮污水处理提供新的低成本处理方法。

基于LoRa技术的离子型稀土矿山监测系统设计

为解决离子型稀土矿山监测采用人工巡查方式成本高、难度大、实时性差等问题,设计一种基于LoRa技术的离子型稀土矿山监测系统。该系统由感知系统、无线传输系统和远程监测系统三部分组成。首先,通过感知技术,实现稀土开采关键参数的采集;其次,采用LoRa技术,实现关键参数的无线传输;最后,通过上位机软件的开发,实现稀土矿山关键参数的读取、显示和存储。结果表明:该系统实现了稀土矿山关键参数的无线传输,运行稳定,安全性和实时性高,可以满足生产的实际需求。

离子型稀土尾矿氨氮淋洗技术研究

针对离子型稀土矿硫酸铵浸矿后尾矿残留铵盐造成持久性的氨氮污染问题,提出用淋洗法去除残留氨氮,通过室内模拟实验,探讨了水、淋洗剂A、淋洗剂B三种淋洗剂对尾矿残留氨氮的淋洗性能。结果表明,采用水淋洗尾矿水量需求大、流出液后期拖尾严重且主要淋洗的是尾矿中的水溶态铵,尾矿依然残留氨氮600.57 mg/kg矿土,尾矿残留问题未能有效解决;淋洗剂A、B淋洗尾矿后氨氮残留分别为168.8 mg/kg矿土、179.1 mg/kg矿土,均能解决尾矿氨氮残留问题,但淋洗剂B流出液峰值氨氮浓度是淋洗剂A的2倍,且淋洗剂用量低34.83%,有利于集中处理氨氮废水且缩短淋洗时间,淋洗剂B淋洗效果更佳。

离子型稀土矿浸出过程主要物质浸出规律研究

采用柱浸法研究硫酸铵浸取离子型稀土矿过程中水、稀土、硫酸铵及其他杂质离子的浸出规律.研究表明,离子型稀土矿矿土对水有较强的吸附能力,浸矿后,矿土的含水率由17.74%增加到33.7%.浸出过程中,稀土浸出率可达99.98%,杂质中Al3+浸出量比较大,Si O32-浸出量较小,而Fe3+几乎不浸出,各离子的浸出先后顺序为:Si O32-、RE3+、Al3+、Fe3+,杂质Al3+的浸出略滞后于稀土的浸出.Al3+、Fe3+浓度达到峰值时,p H值最低,随着浸矿剂和顶水的加入,浸出液的p H值开始上升,直至达到硫酸铵溶液的p H值和顶水的p H值.

离子型稀土溶浸液毛细上升规律及影响因素研究

利用自制毛细试验装置,以寻乌某矿的离子型稀土为试验对象,采用3种不同浓度溶浸液,对4组不同粒径的稀土进行毛细上升试验。结果表明,毛细上升高度随时间增长的变化趋势一致,先快速上升,后缓慢上升,再趋于稳定;土样粒径和溶浸液浓度对毛细上升有影响;当土样粒径不同时,硫酸铵溶液浓度对毛细上升的敏感性各不相同,粒径越大,影响越小;溶质势对毛细现象有促进作用,浓度越大,作用越明显;最大毛细上升高度随土柱最大粒径的增大而减小,二者呈幂函数关系,毛细渗透系数随土样最大粒径的增大而增大,二者呈指数关系。

不同颗粒级配离子型稀土品位差异性分布原因探讨

探讨不同颗粒级配离子型稀土品位差异性分布原因,对离子型稀土矿浸出工艺的优化具有重要意义。对比了杯浸、柱浸和漏斗式淋浸3种方式下离子型稀土品位的测定结果。优选漏斗式淋浸的离子型稀土品位测试方式,分别测定了信丰、寻乌、长汀3地稀土矿不同颗粒级配的离子型稀土品位。结果表明:1)漏斗式淋浸测得的离子型稀土品位最高,比杯浸和柱浸的分别约高出25%和10%;2)不同地区的稀土矿离子型稀土品位在不同粒级上的分布不同,信丰和寻乌离子型稀土品位随粒级减小而增大,而长汀稀土矿-0.1 mm粒级离子型稀土品位<+0.25-0.5 mm粒级离子型稀土品位<+0.1-0.25 mm粒级离子型稀土品位;3)离子型稀土品位在不同粒级上的差异性分布主要受颗粒表面电位影响。

001×8树脂从离子型稀土浸出液中吸附稀土及杂质离子的性能研究

通过静态吸附和动态吸附实验,研究温度、pH值、稀释倍数和流速对001×8树脂从离子型稀土浸出液中吸附稀土与杂质离子的吸附量及分离系数的影响.结果表明:浸出液中稀土与杂质离子的吸附量及分离系数随着pH值的增大呈现出先增大而后减小的趋势,在pH值为3.5时达到最大值;随着温度的升高而增大,吸附量在313 K后逐渐趋于平衡.树脂对各离子吸附能力大小为:RE^(3+)>Al^(3+)>Mg^(2+)>SiO_3^(2-).RE^(3+)、SiO_3^(2-)和Al^(3+)的吸附量随着稀释倍数的加大而增大,随着流速的加快而减小,而Mg^(2+)的吸附量随着稀释倍数的加大或流速的加快而减小.因此,增大稀释倍数和降低流速有利于001×8树脂吸附稀土和除去杂质.

离子型稀土矿原地浸矿影响因素研究

对离子型稀土矿进行原地浸矿模拟试验,研究了浸出剂类型、浸出剂浓度、浸出剂pH值、浸出剂流速、固液比和温度等因素对RE、Al浸出率的影响。结果表明,以硫酸铵为浸出剂,在硫酸铵浓度为2%、pH值为4.50、流速为10 mL/min,固液比为1∶0.66,室温浸出的条件下,RE、Al的平均浸出率分别为94.56%、45.10%。浸出扩大试验结果表明,RE、Al浸出率分别为94.58%、45.96%,实现了RE的高效浸出,而杂质Al较少浸出。

离子型稀土矿无铵绿色浸矿剂探索研究

本文对南方离子型稀土矿开展了新型无铵绿色环保浸矿剂探索试验,研究了浸矿剂浓度、液固比和pH值对硫酸铵、硫酸镁和SAK(一种含K和Al的复盐)3种浸矿剂浸矿的影响,并综合比较了该3种浸矿剂的浸矿效果。结果表明,RE和Fe、Si、Al、Ca杂质元素浸出率随着浸矿剂浓度和液固比增加呈现先增后趋于平缓趋势,随着pH值增大而呈现递减趋势;在浸矿剂浓度2%、液固比0.6∶1、硫酸铵和硫酸镁pH值5.0、SAK pH值3.0的条件下,进行稀土矿中金属浸出试验,Al浸出率大小顺序为硫酸铵>硫酸镁>SAK;Fe、Si和Ca则为SAK>硫酸铵>硫酸镁;相比硫酸镁,硫酸铵和SAK浸矿速度较大,洗水用量较少。从无氨氮绿色环保、浸矿效果方面考虑,确定SAK为新型浸矿剂,最优浸矿工艺参数为浸矿剂浓度2%,液固比0.6∶1,pH值3.0,此条件下稀土浸出率为96.93%,Al浸出率为13.78%。

离子型稀土矿山生产过程控制系统研究

为解决离子型稀土矿山原地浸矿推广应用后技术总结和后续系统性研发严重滞后,利用自动化、信息化和计算机技术,建立一套基于S7-300可编程控制器(PLC)和组态软件的自动控制系统,实现原地浸矿生产过程的相关参数在线监测与管理,提高了生产管理和生产效率,降低了生产成本,对保护环境起到重要作用。

离子型稀土原地浸矿注收液控制系统研究

针对离子型稀土矿山原地浸矿工艺信息化水平较低、注收液效果差、难以实现精细化开采等问题,采用传感器技术、西门子S7-300可编程序控制器(PLC)系统和上位组态管理系统,实现原地浸矿注收液过程流量、液位、pH值等关键参数在线监测与管理,实现离子型稀土矿山开采注收液优化控制,提升稀土矿山自动化水平,提高生产管理水平和生产效率,对实现稀土矿山绿色开采起到重要作用。

原地浸矿经验注液下离子型稀土浸出和氨氮残留规律

离子型稀土原地浸矿注液过程多凭经验决策,缺乏理论指导,导致稀土资源回收率低,氨氮污染严重。本文选取我国南方某生产中的离子型稀土矿山进行原地浸矿现场实验,测试浸矿前后山体不同位置(山顶、山腰和注液边界)稀土品位和尾矿氨氮残留量,揭示原地浸矿经验注液下离子型稀土浸出和氨氮残留规律。结果表明:1)离子型稀土原地浸矿经验注液下,浸矿山体不同位置稀土浸出情况不同。从稀土浸出率在深度上的变化规律推断,浸出效果山顶优于山腰优于注液边界。2)经验淋洗下,尾矿不同位置氨氮残留情况不同。从矿体内氨氮残留量最大值及其所在深度推断,淋洗程度注液边界较山腰充分,山腰较山顶充分。3)受注液孔辐射程度不同、矿体渗透性空间变异性、杂质离子、注液量和淋洗量、注液时间和淋洗时间等影响,经验注液下稀土浸出与氨氮残留皆呈非均匀性。因此,根据浸矿影响因素建立区块化均衡注液模型,科学指导注液具有重要的现实意义。

离子型稀土原地浸矿的浸矿液配制自动控制系统研究

针对离子型稀土原地浸矿的浸矿液人工配液劳动强度大、所需pH难以控制等问题,设计浸矿液配液自动控制系统。该系统利用传感器感知技术,采集配液过程关键参数,通过西门子S7-300 PLC分析处理并控制动力泵和阀门,以达到控制浸矿液pH的目的。以触摸屏作为人机交互系统,实时监测数据信息和参数的设定。该系统具有稳定、结构简单、适用性强等特点,实现了离子型稀土原地浸矿的浸矿液自动配液,提高了浸矿液质量,提高了生产效率,为稀土原地浸矿采矿提供了有力的保障。

离子型稀土矿柱浸过程氨氮平衡及尾矿氨氮形态转化研究

离子型稀土矿柱浸过程氨氮的平衡与迁移转化研究可以对浸矿剂硫酸铵用量的模拟运算提供理论参考。试验以定南某离子型矿土为对象,采用室内柱浸模拟的方式对离子型稀土原矿氨氮的分布、硫酸铵浸矿过程氨氮平衡及尾矿氨氮赋存转化的影响进行了试验。结果发现,离子型稀土原岩风化过程中,还可能伴随着离子相铵盐的生成,在浸矿过程中会伴随稀土一起被浸出,离子相铵盐含量随离子相稀土含量的升高而增加。硫酸铵柱浸过程中残留在尾矿内的氨氮量与浸出液中的氨氮量占比分别为50.76%和49.24%,浸矿剂中半数铵根主要起到保持浸矿过程中铵根浓度的作用,在浸矿后会随浸出液流出。离子型稀土尾矿水溶态和可交换态氨氮在矿土含水率的影响下会发生可逆转化,在尾矿矿土自然风干过程中,尾矿内水溶态氨氮含量占比由63.24%降至32.01%,离子型稀土尾矿水溶态与可交换态氨氮的赋存含量需要前置时间和矿土含水率等条件才能准确定义。

离子型稀土柱浸过程铵与稀土的分布及传质行为研究

(NH_(4))_(2)SO_(4)柱浸过程中铵与稀土在矿土内的分布行为研究能为浸矿剂硫酸铵用量估算提供理论参考。试验以定南某矿区某离子型稀土矿土为研究对象,采用室内柱浸和等比例分割取样分析方法,对(NH_(4))_(2)SO_(4)柱浸离子型稀土各阶段柱内矿土中铵与稀土的分布及传质行为进行了研究。结果发现,离子型稀土柱浸过程中的传质行为最终表现为铵与稀土离子在滞留水层和黏土颗粒表面双电层间的离子交换及滞留水层和流动水层间的物质传递过程,在柱浸过程中矿土内会形成一条“稀土浸出带”随浸出液向下渗透逐渐完成柱内矿土的浸取。离子型稀土黏土颗粒表面双电子层的扩散层可能存在空缺亚层,在柱浸过程中会对铵与稀土离子进行吸附,这也是黏土颗粒对稀土离子具有反吸附行为的原因。根据硫(NH_(4))_(2)SO_(4)柱浸过程中铵与稀土的分布规律及传质行为特征,推导出一种较为简便的估算离子型稀土浸取时(NH_(4))_(2)SO_(4)最低用量的方法,通过理论最低用量浸矿和电解质淋洗相结合的方式,可以获得较高的稀土浸出率,稀土产品品质与(NH_(4))_(2)SO_(4)单独浸矿基本一致,希望可以为赣南地区离子型稀土矿区早日复产和绿色开采提供理论参考。